题目：自发辐射和电离速率的量子相干控制

　　自发辐射作为光与物质相互作用的三个基本过程之一，一直就是物理学的一个重要研究课题。它导致了许多重要的现象，如：光电设备的量子噪声、有限激光线宽等，因此很长一段时间以来，人们一直想通过某种方法来抑制或消除自发辐射。近年来通过量子干涉的方法来实现对自发辐射的控制引起了广泛的关注，并相继在理论和实验上发现了许多由量子干涉引起的物理效应，如自发辐射的抑制和猝灭、超窄谱线、电磁感应透明、无粒子数反转激光等。早期以激光场为基础的控制方法一般是依靠激光频率的分辨率或强激光的使用来改变原子或分子的化学动力学特性的，两种方法的共同缺点是有极强的背景，并且强激光的使用在实际应用中受到很大限制，因此利用相干相位技术来达到对自发辐射的控制成为一个新的努力目标。 　　基于上述思想，本文第三章对梯．型三能级系统中自发辐射的相干控制进行了研究，采用从基态到第一激发态为双激光场驱动的物理模型。通过变换驱动激光场之间的相对相位，得到了如下主要结论： 　　由于能级分裂的缘故，谱线呈现出三个谱峰的对称形式。当初始相位相同时，两边辐射峰值较高而中间的峰值较低。随着初始相位差的增加，两边谱峰之间的距离逐渐增大，谱线的高度逐渐下降，当初始相位差为π时完全消失。中心谱线高度随着初始相位差的增加逐渐增大，宽度逐渐变小，直至万时成为一条较为尖锐的线，实现了对两边谱峰的完全抑制效应。 　　考虑到能级的缀饰作用，缀饰态|φ_1>只与裸态|1>和|3>有关系，当系统处于|φ_1>态时，粒子的布居振荡就在|1>和|3>进行，控制缀饰态分布，就可以实现粒子布居的高效率转移。 　　通过多步谐振光电离技术可以实现对原子（或分子）选择性的电离。一般的方案是用一束或两束激光来激发原子从基态跃迁到束缚态，再由另一束激光激发原子从激发态跃迁到电离态。通常这样的方案都采用较强的激光功率以达到高的电离几率，并且两束激光同时与原子作用。大多数情况下这种光电离的效率都非常低，浪费了大量的能量。因此提高光电离的效率降低所需激光的功率在这一领域（尤其是激光分离同位素方面）显得非常迫切。提高多光子电离效率的困难主要是多能级系统与激光场的耦合动力学问题。研究发现粒子布居的变化强烈的依赖Rabi频率和失谐量。一般的，当参数选取不当时，几乎所有的粒子都被捕获在基态，就象不存在激光场一样。虽然激光的线型和自电离态的寿命可以人为的控制，但仍然需要很强的激光功率。 　　本文第四章在已有工作的基础上，利用龙格．库塔法对梯型三能级系统中的光电离进行了研究。结果显示传统的方案需要强激光场，且由于同时激发，致使粒子出现强烈的Rabi振荡。采用两脉冲之间具有一定延迟的驱动和探测激光场，可以实现在较低Rabi频率情况下粒子的全部高效率电离。 　　由于中间激发态和自电离态之间的Rabi频率较大而形成了叠加态，对叠加态的分析显示，粒子在对称叠加态和反对称叠加态上的布居完全相同，并且受到延迟时间的调制。